[การประยุกต์ใช้ไฮเปอร์สเปกตรัม] การตรวจสอบไซยาโนแบคทีเรียในทะเลสาบไท่หูโดยใช้ดาวเทียมซีกวง-1 05 (เทียนเซียนเป่ยห่าว)

ภูมิหลังและบทนำ

เทคโนโลยีการสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียมมีบทบาทสำคัญในการตรวจสอบคุณภาพน้ำในแหล่งน้ำจืด เนื่องจากช่วยให้สามารถตรวจวัดพารามิเตอร์คุณภาพน้ำที่สำคัญในพื้นที่ขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็วและต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม การตรวจสอบคุณภาพน้ำในแหล่งน้ำจืดก็ต้องการเทคโนโลยีการสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียมในระดับสูงเช่นกัน กล่าวคือ แหล่งน้ำขนาดเล็กต้องการความละเอียดเชิงพื้นที่สูง คุณภาพน้ำที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วต้องการความละเอียดเชิงเวลาสูง และลักษณะทางแสงที่ซับซ้อนและแปรผันของแหล่งน้ำต้องการความละเอียดเชิงสเปกตรัมสูง ดังนั้น ข้อมูลดาวเทียมที่ตรงตามข้อกำหนดทั้งความละเอียดเชิงพื้นที่ ความละเอียดเชิงเวลา และความละเอียดเชิงสเปกตรัมสูงพร้อมกัน จึงมีข้อได้เปรียบอย่างมากในการตรวจสอบคุณภาพน้ำในแหล่งน้ำจืด

ไฟโคไซยานิน (PC) เป็นรงควัตถุร่วมที่พบได้ทั่วไปในไซยาโนแบคทีเรีย จุดสูงสุดของการดูดกลืนแสงจะอยู่ในช่วงประมาณ 620–650 นาโนเมตร ดังนั้นจึงจะมีการลดลงของการดูดกลืนแสงเฉพาะที่ (หรือการสะท้อนแสงค่อนข้างต่ำ) ในช่วงคลื่นนี้

เมื่อมีชุมชนไซยาโนแบคทีเรียจำนวนมากบนผิวน้ำ ค่า Rrs(l) จะค่อนข้างเล็กกว่าในแถบการดูดกลืนแสงนี้ และโดยปกติแล้วจะมีการดูดกลืนแสงน้อยหรือไม่มีเลยทั้งสองด้านของแถบ จากหลักการของ "การลดลงเฉพาะที่" นี้ ความลึกของการดูดกลืนแสงสามารถวัดปริมาณได้โดยใช้วิธี "ความสูงของยอด/เส้นฐาน" ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้การมีอยู่และความเข้มข้นของ PC

วิธีการและหลักการ

ข้อมูลการสะท้อนแสงพื้นผิวจากดาวเทียม Sentinel-2 L2C และ Xiguang-1 05 (Tianxianpei) ที่โคจรผ่านพื้นที่ในช่วงประมาณวันที่ 18 มิถุนายน 2568 ถูกเลือกใช้ในการคำนวณ โดยมีปริมาณเมฆปกคลุมน้อยกว่า 10% และสภาพอากาศแจ่มใสทั้งก่อนและหลังดาวเทียมโคจรผ่านพื้นที่

ตารางที่ 1. พารามิเตอร์ของดาวเทียม Xiguang-1 05 (Tianxianpei)

ตารางที่ 2 พารามิเตอร์แถบคลื่นของดาวเทียม Sentinel-2

ดัชนีไฟโคไซยานิน (PCI)

ช่วงคลื่นไฮเปอร์สเปกตรัมที่เหมาะสมที่สุดคือ 620–650 นาโนเมตร มีการประมาณค่าเชิงเส้นระหว่าง 600 นาโนเมตรและ 650 นาโนเมตรเป็นค่าพื้นฐาน จากนั้นจะใช้ค่าความแตกต่างระหว่างค่าพื้นฐานที่ 620 นาโนเมตรกับค่า Rrs(620) จริงเป็นค่า PCI เมื่อค่าความแตกต่างเป็นลบ (การดูดกลืน) โดยทั่วไปจะใช้ค่าสัมบูรณ์หรือเครื่องหมายตรงข้ามเพื่อแสดง "ความเข้มของการดูดกลืน"

การวิเคราะห์ผลลัพธ์

การเปรียบเทียบนี้ใช้ข้อมูลจากดาวเทียม Xiguang-1 05 (หรือที่รู้จักกันในชื่อ Tianxianpei) และ Sentinel-2 ผลการเปรียบเทียบมีดังนี้:

รูปที่ 1. ภาพประกอบ RGB จากดาวเทียม Sentinel-2 หมายเลข 20250616

รูปที่ 2 การสังเคราะห์ RGB ของ Xiguang No. 1 05 Star (Tianxianpeihao) 20250618

รูปที่ 3 การกระจายข้อมูล PCI ของ Sentinel-2 (20250616)

รูปที่ 4 แผนที่การกระจาย PCI ของดาวเทียม Xiguang-1 05 (Tianxianpei) 20250618

การเปรียบเทียบแผนที่การกระจายตัวข้างต้นแสดงให้เห็นว่าแนวโน้มการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของดาวเทียม Xiguang-1 05 (Tianxianpei) และ Sentinel-2 PCI ค่อนข้างสอดคล้องกันและคล้ายคลึงกันโดยรวม บริเวณทะเลสาบไท่หูฝั่งตะวันตกประสบปัญหาการแพร่กระจายของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินอย่างรุนแรง ซึ่งอาจเกิดจากการรวมตัวของแม่น้ำที่ไหลลงสู่ทะเลสาบ ทำให้มีสารอาหารจำนวนมากที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของสาหร่าย ส่งผลให้เกิดการแพร่กระจายของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินและเพิ่มความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์เอ บริเวณทะเลสาบไท่หูตอนกลางและตะวันออกได้รับผลกระทบน้อยกว่า ส่งผลให้คุณภาพน้ำดีกว่าบริเวณตะวันตก พืชน้ำเจริญเติบโตในส่วนตะวันออกของทะเลสาบ และความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์เอต่ำกว่า บริเวณทะเลสาบตอนกลางเป็นเขตการกระจายตัวของการแพร่กระจายในวงกว้าง เมื่อเกิดการแพร่กระจายในฤดูร้อน มันจะครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ การแพร่กระจายเกิดขึ้นได้ยากในบริเวณทะเลสาบตะวันตกเฉียงใต้ และแทบไม่มีการแพร่กระจายเกิดขึ้นในทะเลสาบไท่หูฝั่งตะวันออก ซึ่งบ่งชี้ว่าสภาพแวดล้อมในทะเลสาบไท่หูฝั่งตะวันออกดีกว่า มีความแตกต่างบางประการในบริเวณทะเลสาบตอนกลาง ส่วนใหญ่เกิดจากความแปรผันของเวลาการโคจรของดาวเทียม การแพร่กระจายของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินในทะเลสาบไท่หูในช่วงฤดูร้อนแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญตามช่วงเวลา

โดยรวมแล้ว ดัชนี PCI ของดาวเทียม Xiguang-1 05 (Tianxianpeihao) มีความสอดคล้องและใช้งานได้ดีกับผลลัพธ์จากข้อมูล Sentinel-2